Bei der radioaktiven Altersbestimmung bzw. Datierung ermittelt man das Alter von geologischen oder archäologischen Proben mithilfe des radioaktiven Zerfallsgesetzes.
Die Grundannahme ist, dass bis zu einem bestimmten Zeitpunkt in der Vergangenheit ein radioaktives Isotop in der untersuchten Probe in konstanter Konzentration vorhanden war, da es beständig nachgeliefert wurde – beispielsweise nehmen lebende Tiere und Pflanzen mit der Atemluft radioaktives C-14 zu sich. Stirbt ein Lebewesen, erhält es kein neues C-14 mehr, sodass dessen Konzentration entsprechend dem Zerfallsgesetz stetig abnimmt, gleichzeitig steigt der Gehalt des stabilen Tochterisotops. Bei Gesteinen kann man auf ähnliche Weise den Zeitpunkt bestimmen, ab dem sie durch geologische Prozesse vom Kontakt mit der Außenluft oder der kosmischen Strahlung abgeschirmt wurden.
Die gerade beschriebene C-14-Methode ermöglicht Datierungen von kohlenstoffhaltigen biologischen Proben mit Altern zwischen 1000 und 50 000 Jahren. Die Kalium-Argon-Methode dagegen beruht auf dem Zerfall des Kaliumisotops K-40 mit einer Halbwertszeit von 1,3 Milliarden Jahren und deckt damit entsprechend größere Zeiträume ab.
Während man früher zur Datierung mit dem Zählrohr oder ähnlichen Methoden die Zerfallsraten direkt gemessen hat, wird heute vor allem mit dem Massenspektrometer gemessen, da sich auf diese Weise Isotope noch in extrem kleinen Konzentrationen nachweisen lassen.
Weitere Methoden der radioaktiven Altersbestimmung nutzen die Lumineszenz bei Erwärmung, aus der man die ursprüngliche Aktivität berechnen kann (Thermolumineszenzmethode), oder die Störung des Kristallgitters durch den Zerfall des darin enthaltenen Urans (Spaltspurmethode), die im Mikroskop sichtbar ist.
Übrigens: Es gibt auch nicht radioaktive Datierungsmethoden. Beispielsweise kann man in Eis- oder Sedimentbohrkernen sowie an Baumringen (Dendrochronologie) das Alter direkt „abzählen“, da diese im Jahresrhythmus um eine dickere und eine dünnere Schichte anwachsen.